RELATORIOS DE LIQUEDEZ E PLATICIDADE

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ANTONIO BARBOSA DA SILVA
HELIELTON CAVALCANTE TEODORO
RELATÓRIOS: DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ E LIMITE DE PLASTICIDADE DOS SOLOS
Palmas – TO
2017/01
ANTONIO BARBOSA DA SILVA
HELIELTON CAVALCANTE TEODORO
RELATÓRIOS: DETERMINAÇÃO DO LIMITE DE LIQUIDEZ E LIMITE DE PLASTICIDADE DOS SOLOS
Relatórios apresentados como requisito parcial da disciplina Mecânica dos solos do curso de Engenharia Civil do CEULP/ULBRA, orientado pela Professora Jacqueline Henrique. 
Palmas – TO
2017/01
ÍNDICE
21.	INTRODUÇÃO	�
42.	OBJETIVO	�
43.	NORMAS TÉCNICAS	�
44.	EQUIPAMENTOS UTILIZADOS	�
45.	METODOLOGIA DE ENSAIO	�
55.1. Limite de liquidez (LL)	�
65.2. Limite de plasticidade (LP)	�
75.3. Índice de plasticidade (IP)	�
76.	RESULTADOS	�
97.	CONCLUSÃO	�
98.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	�
�
INTRODUÇÃO
No início do século XX, um químico sueco Albert Atterberg, realizou pesquisas sobre as propriedades dos solos finos (consistência). Segundo ele, os solos finos apresentam variações de estado de consistência em função do teor de umidade. Isto é, os solos apresentam características de consistência diferentes conforme os teores de umidade que possuem. Há teores de umidade limite que foram definidos como limites de consistência ou limites de Atterberg. 
O termo consistência refere-se primariamente ao grau de resistência e plasticidade do solo que dependem das ligações internas entre as partículas do solo. Os solos ditos coesivos possuem uma consistência plástica entre certos teores limites de umidade. Abaixo destes teores eles apresentam uma consistência sólida e acima uma consistência liquida. Pode-se ainda distinguir entre os estados de consistência plástica e sólida, uma consistência semi-sólida.
Uma massa de solo argiloso no estado líquido (por exemplo, lama) não possui forma própria e tem resistência ao cisalhamento nula. Retirando-se água aos poucos, por secagem da amostra, a partir de um teor de umidade esta massa de solo torna-se plástica, quando para um teor de umidade constante poderá ter sua forma alterada, sem apresentar uma variação sensível do volume, ruptura ou fissuramento. Continuando o secagem da amostra, atinge-se um teor de umidade no qual o solo deixa de ser plástico e adquire a aparência de sólido, mas ainda apresentando uma variação de volume para teores de umidade decrescentes, porém mantendo-se saturado, se encontrando no estado semi-sólido. 
Finalmente, a partir de um teor de umidade, amostra começará a secar, mas a volume constante, até o secagem total, tendo atingido o estado sólido. A Figura 1 mostra o descrito anteriormente, lembrando que ∆V = Vo – Vf é igual ao volume de água da amostra, perdido por secagem, para se passar do estado líquido ao sólido. 
Os teores de umidade correspondentes aos limites de consistência entre sólido e semi-sólido; semi-sólido e plástico; e plástico e líquido são definidos como limite de contração, limite de plasticidade e limite de liquidez.
Figura 1 - Estados e limites de consistência.
Estado líquido - o solo apresenta as propriedades e a aparência de uma suspensão.Não possui forma própria e não apresenta nenhuma resistência ao cisalhamento. 
Estado plástico - o solo apresenta a propriedade de plasticidade. Pode sofrer deformações rápidas, sem que ocorra variação volumétrica apreciável, ruptura ou fissuramento. 
Estado semi-sólido - o solo tem a aparência de um sólido, entretanto ainda passa por variações de volume ao ser secado (o solo ainda encontra-se saturado). 
Estado sólido - o solo não sofre mais variações volumétricas por secagem.
Neste relatório serão descritos os procedimentos de laboratórios adotados para a determinação dos limites de liquidez e plasticidade, não sendo apresentado o ensaio para a determinação do limite de contração, que também compõe os limites de consistência dos solos.
OBJETIVO
Mostrar aos estudantes da disciplina de Mecânica dos Solos a metodologia do ensaio de limite de liquidez e plasticidade do solo e a importância desses ensaios, tanto para nos quanto alunos, como também futuros engenheiros civis.
NORMAS TÉCNICAS
ABNT NBR – 6459/1984 – Determinação do Limite de Liquidez de Solos; 
ABNT NBR – 7180/1988 – Determinação do Limite de Plasticidade de Solos;
ASTM 424-50 – Limite de Plasticidade: T89-68 e T90-70/AASHTO.
EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 
Os principais equipamentos e utensílios utilizados nos ensaios são:
Balança (ambos os ensaios)
Cápsulas (ambos os ensaios)
Peneira 40 (ambos os ensaios)
Almofariz (ambos os ensaios)
Estufa (ambos os ensaios)
Espátula (ambos os ensaios)
Garrafa plástica com água (ambos os ensaios)
Recipiente de Porcelana (ambos os ensaios)
Aparelho de Casagrande (ensaio de Limite de Liquidez)
Cinzel (ensaio de Limite de Liquidez)
Placa de vidro com uma face esmerilhada (ensaio de Limite de Plasticidade)
Cilindro padrão com 3 mm de diâmetro (ensaio de Limite de Plasticidade)
METODOLOGIA DE ENSAIO
Ainda que, os limites de liquidez e de plasticidade possam ser obtidos através de ensaios bastante simples, a interpretação física e o relacionamento quantitativo dos seus valores, com os fatores de composição do solo, tipo e quantidade dos minerais, tipo de cátion adsorvido, forma e tamanho das partículas, composição da água é difícil e complexo.
5.1. Limite de liquidez (LL)
No ensaio de limite de liquidez mede-se, indiretamente, a resistência ao cisalhamento do solo para um dado teor de umidade, através do número de golpes necessários ao deslizamento dos taludes da amostra.
O limite de liquidez de um solo é o teor de umidade que separa o estado de consistência líquido do plástico e para o qual o solo apresenta uma pequena resistência ao cisalhamento. O ensaio utiliza o aparelho de Casagrande, onde tanto o equipamento quanto o procedimento são normalizados (ABNT/NBR 6459/82).
O aparelho de Casagrande, mostrado na Figura 02 é formado por uma base dura (ebonite), uma concha de latão, um sistema de fixação da concha à base e um parafuso excêntrico ligado a uma manivela que movimentada a uma velocidade constante, de duas rotações por segundo, elevará a concha a uma altura padronizada para a seguir deixá-la cair sobre a base. Um cinzel (gabarito), com as dimensões mostradas na mesma figura completa o aparelho. O solo utilizado no ensaio é a fração que passa na peneira de 0,42mm (# 40) de abertura e uma pasta homogênea deverá ser preparada e colocada na concha; utilizando o cinzel, deverá ser aberta uma ranhura, conforme mostrado na Figura 3. 
Conforme a concha vai batendo na base, os taludes tendem a escorregar e a abertura na base da ranhura começa a se fechar. O ensaio continua até que os dois lados se juntem, longitudinalmente, por um comprimento igual a 10,0 mm, interrompendo-se o ensaio nesse instante e anotando-se o número de golpes necessários para o fechamento da ranhura.
Figura 2 - Aparelho de Casagrande.
Retirando-se uma amostra do local onde o solo se uniu determina-se o teor de umidade, obtendo-se assim um par de valores, “teor de umidade x número de golpes”, que definirá um ponto no gráfico de fluência. A repetição deste procedimento para teores de umidade diversos permitirá construir o gráfico. Convencionou-se, que no ensaio de Casagrande, o teor de umidade correspondente a 25 golpes, necessários para fechar a ranhura, é o limite de liquidez.
Figura 3 - Ensaio de limite de liquidez.
Limite de liquidez XE "Limite de liquidez" 
	Determinação
	1
	2
	3
	4
	5
	Cápsula
	6
	5
	10
	9
	4
	Massa do Solo Úmido + Cápsula
	25,7
	28,4
	30,4
	31,6
	31,5
	Massa do Solo Seco + Cápsula
	24,1
	26,1
	28,4
	29,2
	28,7
	Massa da Cápsula
	15,5
	15,8
	19,3
	17,6
	16,7Massa da Água
	1,6
	2,3
	2,0
	2,4
	2,8
	Massa Solo Seco
	8,6
	10,3
	9,1
	11,6
	12,0
	Teor de Umidade %
	18,60%
	22,33%
	21,98%
	20,69%
	23,33%
	Número de Golpes
	50
	40
	32
	24
	16
	LL
	9,78%
	12,46%
	13,05%
	13,40%
	17,31%
	Média LL
	13,20%
5.2. Limite de plasticidade (LP)
O limite de plasticidade é o extremo inferior do intervalo de variação do teor de umidade no qual o solo apresenta comportamento plástico.
O equipamento necessário à realização do ensaio é muito simples tendo-se, apenas, uma placa de vidro com uma face esmerilhada e um cilindro padrão com 3 mm de diâmetro, conforme esta representado na Figura 4. 
O ensaio inicia-se rolando, sobre a face esmerilhada da placa, uma amostra de solo com um teor de umidade inicial próximo do limite de liquidez, até que, duas condições sejam, simultaneamente, alcançadas: o rolinho tenha um diâmetro igual ao do cilindro padrão e o aparecimento de fissuras (inicio da fragmentação). O teor de umidade do rolinho, nesta condição, representa o limite de plasticidade do solo. O ensaio é normalizado pela NBR 7180/82.
Figura 4 - Determinação do limite de plasticidade.
Limite de Plasticidade XE "Limite de Plasticidade" 
	Determinação
	1
	2
	3
	4
	5
	Cápsula
	1
	3
	2
	8
	7
	Massa do Solo Úmido + Cápsula
	22,0
	13,6
	15,3
	21,8
	21,1
	Massa do Solo Seco + Cápsula
	21,5
	13,2
	14,8
	21,5
	21,0
	Massa da Cápsula
	18,8
	11,6
	12,2
	20,1
	19,5
	Massa da Água
	0,5
	0,4
	0,5
	0,3
	0,1
	Massa Solo Seco
	2,7
	1,6
	2,6
	1,4
	1,5
	Teor de Umidade
	18,52%
	25%
	19,23%
	21,43%
	6,66%
	LP
	18,17%
5.3. Índice de plasticidade (IP) 
 
Dos diversos índices, relacionando os limites de liquidez, de plasticidade e às vezes o teor de umidade do solo, o mais utilizado atualmente é o índice de plasticidade. Fisicamente representaria a quantidade de água que seria necessário a acrescentar a um solo, para que ele passasse do estado plástico ao líquido. Sendo definido como a diferença entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade, portanto, temos: 
 IP = LL – LP
Este índice determina o caráter de plasticidade de um solo, assim, quando maior o “IP”, tanto mais plástico será o solo. Sabe-se, ainda, que as argilas são tanto mais compressíveis quando maior for o “IP”. Segundo Jenkins, os solos poderão ser classificados em: 
 
 - fracamente plásticos 1 < IP ≤ 7 
 - medianamente plásticos 7 < IP ≤ 15 
 - altamente plásticos IP > 15
RESULTADOS
No ensaio de limite de liquidez obteve-se a seguinte situação: na amostra de solo da cápsula 5 cujo o teor de umidade foi de 77,42% foi necessário somente 12 golpes para o fechamento da ranhura e o número maior de golpes foi na amostra da cápsula 1, cujo teor de umidade foi 29,24%, sendo necessário 40 golpes para o fechamento da ranhura, conforme mostrado na tabela 1.
Tabela 1: Limite de Liquidez.
	Limite de Liquidez - NBR-6459
	Cápsula Nº
	1
	2
	3
	4
	5
	Massa Solo Úmido + Cáp (g)
	40,30
	43,20
	36,00
	45,30
	36,30
	Massa Solo Seco + Cáp (g)
	36,80
	38,60
	31,80
	36,60
	29,50
	Massa Cáp (g)
	17,60
	15,10
	11,60
	18,00
	17,60
	Massa Água (g)
	5,00
	9,00
	7,90
	8,60
	9,60
	Massa Solo Seco (g)
	17,10
	18,50
	18,10
	15,70
	12,40
	Teor de umidade (%)
	29,24
	48,65
	43,65
	54,78
	77,42
	Nº. de golpes
	40
	30
	22
	14
	12
LL = h / (1,419 – 0,3 * log n)
LL1 = 29,24 / (1,419 – 0,3 * log 38) = 30,94
LL2 = 48,65 / (1,419 – 0,3 * log 31) = 50,07
LL3 = 43,65 / (1,419 – 0,3 * log 24) = 43,43
LL4 = 43,65 / (1,419 – 0,3 * log 17) = 52,18
LL5 = 43,65 / (1,419 – 0,3 * log 12) = 70,69
∑ LL = 30,94+50,07+43,43+52,18+70,69 = 247,30 
LL = ∑ LL / 5 = 247,3 / 5 = 49,46 %
Gráfico 1: Limite de Liquidez.
De acordo com os cálculos acima, como mostrado no gráfico, o limite de liquidez do solo foi 49,46 %.
No ensaio de Limite de Plasticidade (LP) obteve-se os resultados mostrado ta tabela 2. Logo abaixo foi mostrado o cálculo para a determinação do LP.
Tabela 2: Limite de Plasticidade.
	Limite de Plasticidade - NBR-7180
	Cápsula Nº
	1
	2
	3
	4
	5
	Massa Solo Úmido + Cáp (g)
	10,00
	10,10
	10,20
	9,90
	10,50
	Massa Solo Seco + Cáp (g)
	9,80
	9,90
	10,00
	9,60
	10,30
	Massa Cáp (g)
	8,40
	8,60
	8,60
	8,30
	8,60
	Massa Água (g)
	0,20
	0,20
	0,20
	0,30
	0,20
	Massa Solo Seco (g)
	1,40
	1,30
	1,40
	1,30
	1,70
	Teor de umidade (h) (%)
	14,29
	15,38
	14,29
	23,08
	11,76
LP = ∑ h / n (n = número de rolinhos moldados)
∑ h = 14,29+15,38+14,29+23,08+11,76 = 78,80 %
n = 5
LP = 78,80 / 5 = 15,76 %
De acordo com os cálculos acima, o limite de plasticidade do solo foi 15,76 %.
Índice de Plasticidade (LP) = LL – LP = 49,46 - 15,76 = 33,70 %
E o valor do índice de plasticidade foi IP = 33,70 %.
CONCLUSÃO
Nota-se que quanto maior o teor de umidade do solo, menos golpes são necessário para que ocorra o fechamento da ranhura aberta no solo pelo cinzel. O índice determina o caráter de plasticidade de um solo, assim, quando maior o “IP”, tanto mais plástico será o solo.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Conceitos e Ensaios da Mecânica dos Solos - Classificação dos Solos para Fins Rodoviários. Disponível em: <http://etg.ufmg.br/~jisela/pagina/Notas%20de%20aula%20solos.pdf>. Acesso em 26 de fev de 2012.
Laboratório de Solos – CEULP/ULBRA-TO – Professora Mestre Jaqueline Henrique, Técnico em Ensaios Muller.
NBR7180/82 – Solo – Determinação do limite de plasticidade
NBR6457/82 – Determinação do teor de umidade do solo, NBR6459 – Determinação do limite de liquidez.